Laboratorieundersøkelser: retningslinje [Håndbok R210]

(1)

RETNINGSLINJE Håndbok R210

Laboratorieundersøkelser

(2)

Statens vegvesens håndbokserie får nye nummer fra 1. juni 2014.

Håndbøkene i Statens vegvesen er fra juni 2014 inndelt i 10 hovedtema der hvert tema får sin unike 100-nummerserie. Under hvert hovedtema er håndbøkene, som før, gruppert etter normaler, retningslinjer og

veiledninger. Håndbøkene får oppdaterte kryssreferanser til de andre håndbøkene i samsvar med det nye nummereringssystemet.

Se håndboksidene (www.vegvesen.no/Fag/Publikasjoner/Handboker) for mer informasjon om det nye nummereringssystemet og dokument- speil som viser oversikt over nye og gamle nummer.

Det faglige innholdet er uendret. Det er kun håndboknummeret på forsiden og kryssreferanser som er endret. Nye håndboknummer influerer ikke på gyldigheten av separate kravdokumenter, som for eksempel rundskriv, som er tilknyttet håndbøkene med den gamle nummerserien.

Denne håndboken erstatter etter omnummereringen håndbok 014, Laboratorieundersøkelser, 2005

Vegdirektoratet, juni 2014

(3)

Dette er en håndbok i Statens vegvesens håndbokserie. Vegdirektoratet har ansvaret for utarbeidelse og ajourføring av hånd- bøkene.

Denne håndboka finnes kun digitalt (PDF) på Statens vegvesens nettsider,

www.vegvesen.no.

Statens vegvesens håndbøker utgis på to nivåer:

Nivå 1: ○ Oransje eller ○ grønn fargekode på omslaget – omfatter normal (oransje farge) og retningslinje (grønn farge) godkjent av overordnet myndighet eller av Vegdirektoratet etter fullmakt.

Nivå 2: ○ Blå fargekode på omslaget – omfatter veiledning godkjent av den avdeling som har fått fullmakt til dette i Vegdirektoratet.

Laboratorieundersøkelser

Nr. R210 i Statens vegvesens håndbokserie

ISBN 9788272076688

(4)

14.41 Klassifisering - se også vedlegg 1-3

14.412 Lyshetsmåling av tilslag 14.413 Mikroskoperin med pålys

14.414 Visuell styrkevurdering av bergartskorn M 14.416 Innhold av kismineraler i betongtilslag G 14.417 Glimmerinnhold

14.418 Analyse av svelleleire

14.419 Mikroskopering med polarisert lys

(5)

R210 Laboratorieundersøkelser

Håndbok R210 Laboratorieundersøkelser

14.4 Løsmasser, fjell og steinmaterialer 14.41 Klassifisering

14.412 Lyshetsmåling

Versjon januar 2005: NY

Omfang

Metoden går ut på at et tilslags lysrefleksjonsevne måles i tørr og våt tilstand. Det er fraksjonen 125/250 µm som undersøkes.

Prinsipp

Med refleksjonsmeter måles lysrefleksjonen fra tilslaget.

Den relative refleksjonen i forhold til en standard angis som prosent hvithet. Som standard benyttes en hvit emaljert plate, og den settes som 100 % hvit.

Kommentar: Det kan stilles krav til lyshet av tilslag til veg-dekker.

Referanser

ISO 3310-1 (1990): Test sieves of metal wire cloth NS-EN 932-1 (1996): Prøvingsmetoder for generelle egen-skaper for tilslag Metoder for prøvetaking

NS-EN 932-2 (1999): Prøvingsmetoder for generelle egen-skaper for tilslag Metoder for deling av laborat- orieprøver

NS-EN 932-5 (2000): Prøvingsmetoder for generelle egenskaper for tilslag Vanlig utstyr og kalibrering NS-EN 933-1 (1996): Prøvingsmetoder for geometriske egenskaper Bestemmelse av kornstørrelsesfordeling Sikteanalyse

NS-EN 933-2 (1996): Prøvingsmetoder for geometriske egenskaper Bestemmelse av kornstørrelsesfordeling Sikter, nominell størrelse av siktåpninger

Veglaboratoriets Intern rapport nr. 827 (1978): Lyshet av steinmaterialer

Veglaboratoriets Intern rapport nr. 2190 (2001): Lys- hetsmåling av tilslag

Utstyr Beskrivelse

- Lyshetsmåler som vist i figur 14.412-1. Måleren har optikk og filtere – samt en standard (emaljert plate) som det måles mot.

- Metallform. En prøveholder med sider som innvendig er ca. 9 cm × 9 cm, og innvendig høyde er ca. 15 - 20 mm.

- Et diagonalkors med ca. 12,5 cm lange ”armer” som er til-passet metallformen.

- Vann. Vanlig vann fra kran er godt nok til forsøket.

- Siktene skal ha kvadratiske maskeåpninger på 0,125 mm og 0,250 mm.

Fremgangsmåte Prøvepreparering

Til prøven trenges ca. 500 g av fraksjonen 125/250 µm.

Prøven neddeles i henhold til NS-EN 932-2.

Måling av lyshet

Følg bruksanvisningen for lyshetsmåleren.

Bland tørr prøve så den blir ensfarget. Fyll deretter det tørre materialet i prøveholderen, glatt til overflaten uten å presse, og plasser diagonalkorset oppå prøven. Mål lysheten av materialet på to forskjellige steder i prøve- holderen.

Ta materialet ut av prøveholderen, fukt det til det er gjennomfuktet, og ha det tilbake i prøveholderen, glatt til overflaten uten å presse, og plasser diagonalkorset oppå prøven. Mål lysheten av prøven på nytt på to forskjellige steder i prøveholderen.

Resultater Registreringer

- 2 enkeltavlesninger på tørt materiale (orienterende) - 2 enkeltavlesninger på fuktet materiale

(6)

Beregninger

Lyshetsverdien L er middelverdi av to enkeltmålinger på fuktig materiale.

Avviksbehandling

Hvis differansen mellom delmålingene avviker mer enn 10 % fra lyshetsverdien L (middelverdien), skal analysen utføres på nytt med nytt materiale. Dette kan tas fra den opprinnelig innleverte prøven. Det er derfor viktig at den leverte prøve er stor nok.

Rapportering

Rapporten skal inneholde følgende opplysninger:

- prøvingslaboratorium (navn og adresse) - ansvarlig for prøvingen

- identifikasjon av prøven (prøvetakingssted, oppdragsgiver, dato for mottak og dato for testing)

- prøvingsmetode (denne beskrivelsens nr. og tittel) - både lyshetsverdien L og begge delmålingene skal rap-

porteres.

Dersom det er benyttet utstyr eller fremgangsmåte som avviker fra denne beskrivelsen, skal det angis i rapporten.

Figur 14.412-1: Utstyr for lyshetsmåling

ARBEIDSSKJEMA FOR LYSHETSMÅLING

Dato: ……….. Signatur: ………

Lab.prøvenr. Merket Forekomst Lyshetsmålinger Anmerkninger Tørt Fuktig

Middelverdi av 2 målinger L = Figur 14.412-2: Eksempel på arbeidsskjema for lyshetsmåling

(7)

Håndbok R210 Laboratorieundersøkelser

14.413 Mikroskopering med pålys

Versjon januar 2005 erstatter versjon juli 1997

Omfang Prinsipp

Ved mikroskopering av bergarter, betong og asfalt kan flere metoder anvendes. Aktuelt i denne sammenheng er følgende metoder:

A: mikroskopering med pålys B: mikroskopering med polarisert lys C: mikroskopering med UV-lys

Mikroskopering med pålys gir mulighet for en grov, og som oftest tilstrekkelig, analyse av de fleste bergartstyper, der formålet er anvendelse som tilslags- eller bærelagsmaterialer. Mikroskopering med polarisert lys er en mer avansert metode for mineral- og bergartsbestemmelse, der formålet i første rekke er i kartleg- gingssammenheng, eller der den foregående metode ikke strekker til. Mikroskopering med pålys er tilpasset den grovklassifisering som er beskrevet i Vedlegg 2 Bergartsklassifisering ved undersøkelse av bergartsfragmenter, og for undersøkelse etter NS-EN 932-3.

Mikroskopering med polarisert lys vil derimot kreve spesielle kunnskaper om mineraler og blir beskrevet sær-skilt. Mikroskopering med UV-lys benyttes for fluor-iscerende mineraler og bindemiddeltyper.

Figur 14.413-1 Binokularlupe

Referanser

NS-EN 932-3 (1996): Prøvingsmetoder for generelle eg-enskaper for tilslag Del 3: Prosedyre og terminologi for forenklet petrografisk beskrivelse

Utstyr

- Binokularlupe med forstørrelse inntil ca. 50 ganger og trinnløs innstilling og fast optikk, se figur 14.

413-1.

- Ripeutstyr:

o Stålspiss o messingspiss o glassplate

o uglassert porselensplate - syreflaske med pipette

- saltsyre med minimum 1 N styrke - liten hammer

- stålplate.

Vedlikehold

Mikroskopet må alltid oppbevares slik at det ikke blir utsatt for støv eller rystelser, helst dekket med plasthette.

Linser rengjøres med dertil egnet utstyr. Kontakten til strømuttaket brytes når apparaturen ikke er i bruk. Syre oppbevares i et dertil egnet skap.

(8)

Fremgangsmåte

Prøvematerialet rengjøres for støv ved grundig vasking med vann og tørkes. Det er en forutsetning at prøven er representativ for forekomsten som skal undersøkes. Be- står materialet av naturgrus, vil det normalt inneholde en rekke bergartstyper. Godt rundete fragmenter bør i noen tilfeller deles til friskt brudd, der delene tas vare på til seinere volum- og mengdeberegning. Klassifikasjon med hensyn på bergartstype gjøres etter beskrivelsen i Vedlegg 2.

Overveiende like typer med hensyn på mineralinnhold og bergartsstrukturer samles og grupperes hver for seg.

Mengdeforholdet bestemmes i volumprosent, anslagsvis eller ved pyknometer.

Klassifikasjon med hensyn på ulike fysiske egenskaper bestemmes ved at fragmentene undersøkes med hensyn på mineralkornstørrelse og kornbinding der fragmentene trykkes mellom hammer og stålplate, samt ripemotstand, resistens mot syre, porøsitet og forvitringstendenser.

Dette gir et foreløpig grunnlag for klassifikasjon.

Rapportering

Rapporten skal inneholde en petrografisk beskrivelse av prøvematerialet. Denne kan være kortfattet og inngå som en del av et større analyseprogram, hvor de viktigste data framlegges i stikkordsform (skjematisk).

Der den petrografiske beskrivelse er utført systematisk i et større undersøkelsesprogram, vil rapporten normalt beskrive flere prøver, f.eks. av en masseforekomst. Den petro-grafiske analyse blir da rapportens hovedinnhold, og andre prøvemetoder inngår eventuelt som en del av be-skrivelsen.

Rapporten skal inneholde:

- undersøkelsens formål og omfang

- steder for prøveuttak, anvist på kart (koordinatbe- stemt)

- forekomstens lokalitet, gjerne anvist på kart - generell geologisk beskrivelse

- petografisk undersøkelse av prøvematerialet - eventuell annen prøving

- resultater

- konklusjon vedrørende forekomsten:

∗ store eller små avvik vedrørende enkeltprøver

∗ samlet vurdering

∗ eventuelle videre undersøkelser (anbefaling, for- slag)

(9)

14.416 Innhold av kismineraler i betongtilslag

Gjeldende prosess (nov. 1996): NY

R210 Laboratorieundersøkelser juli 1997

Statens vegvesen

Omfang

Metode for bestemmelse av innhold av skadelige kismineraler i betongtilslag.

Kisinnholdet bør undersøkes for alt tilslagsmateriale som inneholder knust materiale (NK og K). Naturlige (ikke knuste) materialer som tas ut under grunnvannsspeilet, eller som nylig har ligget under grunnvannsspeilet, bør også undersøkes mht. kisinnhold.

Innhold av kismineraler i tilslag skal undersøkes av laboratorier med kompetanse for dette, f.eks. laboratorier som er godkjent av Kontrollrådet for betongprodukter, klasse P, Deklarasjons- og godkjenningsordningen for betongtilslag (DGB). Fremgangsmåten skal være i hht. dokumenterte beskrivelser fra DGB.

Prinsipp

Innhold av kismineraler kan undersøkes f.eks. ved differensialtermisk analyse (DTA).

Kommentar: Magnetkis anses som skadelig for betong, mens svovelkis kan gi misfarging av betongoverflater. Spesifika- sjoner for betongstøp i NS 3420 stiller et kvalitativt krav til mengde kismineraler, mens Statens vegvesens Håndbok R762 - Prosesskode 2 stiller et kvantifisert krav til største tillatte mengder skadelige kismineraler i betongtilslag.

Referanser

Kontrollrådet for betongprodukter, klasse P, Deklarasjons- og godkjenningsordningen for betongtilslag (DGB):

Bestemmelser (gjeldende utgave av tekniske bestemmelser og metoder for prøving av betongtilslag)

Utstyr

Jf. metodebeskrivelser i Deklarasjons- og godkjenningsordningen for betongtilslag (DGB).

Fremgangsmåte

Det avtales med de aktuelle laboratoriene hvor stor den innsendte prøven skal være.

Resultater

Beregninger

Kisinnholdet angis som masseprosent med 1 desimal, regnet av totalt tilslag (vekt av prøven).

Rapportering

Prøvningsrapporten skal minst inneholde følgende opplysninger:

- identifikasjon av prøven (prøve nr., prøvetakingssted, dato, oppdragsgiver)

- beskrivelse av prøven (fraksjon og materialtype som prøven består av)

- fremgangsmåte som er benyttet ved analysen (henvisning til dokumentert beskrivelse)

- innhold av kismineraler, angitt i masseprosent med 1 desimal, regnet av tilslagsvekt

Dersom utstyr eller fremgangsmåte ikke er som i de gjeldende beskrivelser skal dette angis i rapporten.

(10)

14.416 Innhold av kismineraler i betongtilslag

Gjeldende prosess (nov. 1996): NY 14.4 Løsmasser, fjell og steinmaterialer

14.41 Klassifisering

Statens vegvesen

Omfang

Metode for bestemmelse av innhold av skadelige kismineraler i betongtilslag.

Kisinnholdet bør undersøkes for alt tilslagsmateriale som inneholder knust materiale (NK og K). Naturlige (ikke knuste) materialer som tas ut under grunnvannsspeilet, eller som nylig har ligget under grunnvannsspeilet, bør også undersøkes mht. kisinnhold.

Innhold av kismineraler i tilslag skal undersøkes av laboratorier med kompetanse for dette, f.eks. laboratorier som er godkjent av Kontrollrådet for betongprodukter, klasse P, Deklarasjons- og godkjenningsordningen for betongtilslag (DGB). Fremgangsmåten skal være i hht. dokumenterte beskrivelser fra DGB.

Prinsipp

Innhold av kismineraler kan undersøkes f.eks. ved differensialtermisk analyse (DTA).

Kommentar: Magnetkis anses som skadelig for betong, mens svovelkis kan gi misfarging av betongoverflater. Spesifika- sjoner for betongstøp i NS 3420 stiller et kvalitativt krav til mengde kismineraler, mens Statens vegvesens Håndbok R762 - Prosesskode 2 stiller et kvantifisert krav til største tillatte mengder skadelige kismineraler i betongtilslag.

Referanser

Kontrollrådet for betongprodukter, klasse P, Deklarasjons- og godkjenningsordningen for betongtilslag (DGB):

Bestemmelser (gjeldende utgave av tekniske bestemmelser og metoder for prøving av betongtilslag)

Utstyr

Fremgangsmåte

Det avtales med de aktuelle laboratoriene hvor stor den innsendte prøven skal være.

Resultater

Beregninger

Kisinnholdet angis som masseprosent med 1 desimal, regnet av totalt tilslag (vekt av prøven).

Rapportering

Prøvningsrapporten skal minst inneholde følgende opplysninger:

- identifikasjon av prøven (prøve nr., prøvetakingssted, dato, oppdragsgiver)

- beskrivelse av prøven (fraksjon og materialtype som prøven består av)

- fremgangsmåte som er benyttet ved analysen (henvisning til dokumentert beskrivelse)

- innhold av kismineraler, angitt i masseprosent med 1 desimal, regnet av tilslagsvekt

Dersom utstyr eller fremgangsmåte ikke er som i de gjeldende beskrivelser skal dette angis i rapporten.

(11)

Håndbok R210 Laboratorieundersøkelser

14.417 Glimmerinnhold

Versjon januar 2005 erstatter versjon juli 1997.

Omfang Prinsipp

Metode for bestemmelse av glimmerinnhold (frikorn) i betongtilslag. Undersøkelsen utføres ved at fraksjonen 0,125/ 0,250 mm siktes ut fra en prøve av produktet, limes på papirstrimler og undersøkes i mikroskop. Alle korn innenfor avgrensede områder på strimlene telles, og alle glimmerkorn innenfor de samme områdene telles sær-skilt.

Metoden benyttes for alle sorteringer av sand og fingrus, f.eks. 0/2 mm, 0/4 mm, 0/8 mm, 0/10 mm og 0/12 mm.

Kommentar: Fri glimmer i sand påvirker vannbehovet i betongen. Det er derfor ønskelig å vite hvor mye fri glimmer som finnes i tilslaget, og hvor mye glimmerinnholdet varierer. Metoden kan også brukes på tilslag til andre formål, f.eks. asfalt.

Referanser

Kontrollrådet for betongprodukter, klasse P, Deklara- sjons- og godkjenningsordningen for betongtilslag (DGB): Bestemmelser (gjeldende utgave av tekniske bestemmelser og metoder for prøving av betongtilslag)

Utstyr

- millimeterpapir - limstift

- maskesikt 0,125 mm og 0,250 mm - mikroskop med 40-50 ganger forstørrelse

Fremgangsmåte Tillaging av prøve

1. Uttaking og neddeling av tilslagsprøven utføres i samsvar med 15.311 og 15.312 (Håndbok R211).

2. Mål opp ca. 0,5-1,0 kg tørket sand, og sikt ut fraksjonen 0,125/0,250 mm. Den utsiktede fraksjonen leg-ges i en skål av glass, porselen eller stål. (Glim- merkornene blir lett elektrostatiske og klistrer seg til emballasjen dersom den utsiktede fraksjonen oppbevares i plastpose.)

3. Klipp tre papirstrimler av millimeterpapiret. Hver strimmel skal være ca. 3,5 × 10 cm.

4. Smør lim på papirstrimmelen.

5. Ta en kvart teskje fra sanden i bollen og strø forsiktig utover arket. Prikk litt på baksiden av arket for at sandkornene skal fordele seg jevnt. Til å begynne med må man prøve seg frem for å få passe tykkelse på sandlaget.

Mikroskopiundersøkelse av prøven

1. Legg papirstrimmelen under mikroskopet. Mikro- skopets forstørrelse innstilles på ca. 40 ganger.

2. Velg ut en rute på 5 × 5 mm og tell alle kornene som ligger innenfor dette kvadratet. Det vil normalt være omtrent 100 korn i ruten. Dersom kornene ligger oppå hverandre, ta en ny papirstrimmel, smør på lim og lag en prøve med litt tynnere sandlag.

3. Tell hvor mange glimmerkorn det er innenfor kvadratet på 5 × 5 mm. Tell både lyse og mørke glimmerkorn.

Glimmer skiller seg tydelig fra andre korn ved at de opptrer som tynne, og som regel lagdelte, flak.

Glimmerkornene står ofte på høykant.

4. Velg ut en ny rute på papirstrimmelen og gjenta prosedyren, slik at det er 2 ruter som er undersøkt på hver strimmel.

5. De to andre papirstrimlene undersøkes på samme måte. Det blir da i alt 6 avlesningsområder og til sammen ca. 600 telte korn.

Kommentar: Størrelsen på rutene som det telles korn i, kan tilpasses utstyret (mikroskopets forstørrelsesgrad og synsfelt). I stedet for 5 × 5 mm ruter kan det være lettere å bruke 4 × 4 mm eller 3 × 3 mm. Pass på at det blir minst ca. 100 korn pr. rute, eller tell flere ruter for å få tilstrekkelig antall korn.

Resultater Beregninger

Innholdet av fri glimmer i sand angis som antall glimmerkorn i prosent av totalt antall telte korn. Resultatene føres i tabell, f.eks. som vist i figur 14.417-1.

Eksempel: Hvis det tilsammen er telt 600 korn, og det av disse er funnet 24 glimmerkorn blir innholdet av glimmer:

(12)

% 600 4

100 24^× =

Rapportering

Rapporten skal inneholde følgende opplysninger:

- navn og adresse på prøvingslaboratoriet - dato og rapportidentifikasjon

- identifikasjon av prøve

- prøvingsmetode (denne beskrivelsens navn og nummer)

- navn og adresse på oppdragsgiver/anlegg

- navn på prøvetaker og metode for prøveuttak, adresse for prøveuttaket

- navn på produsent/leverandør - sted for uttak, dato for prøvetakingen - prøvingsresultat ført i skjema

Dersom fremgangsmåten ikke er som i denne beskrivelsen, skal det angis i rapporten.

Prøve nr. og dato

Korn som telles

Strimmel 1 Strimmel 2 Strimmel 3 Sum korn i alle ruter

Glimmer i

% av telte korn Rute 1 Rute 2 Rute 1 Rute 2 Rute 1 Rute 2

Totalt antall korn i ruten

a = b/a ×

100%=

Antall glimmerkorn i ruten

b =

Figur 14.417-1: Eksempel på tabell for telling av korn og beregning av resultate av glimmerinnhold i tilslag

(13)

Håndbok R210 Laboratorieundersøkelser

14.418 Analyse av svelleleire

Omfang Prinsipp

Svelleleire er en mineralgruppe som kjennetegnes ved at det skjer opptak av vann i mineralenes krystall- struktur med volumutvidelse (svelletrykk) til følge.

Dette er et problem spesielt ved drift av åpne bergrom der slike mineraler eksponeres.

To analysemetoder beskrives. Den første er en kvalit- ativ metode basert på fargereaksjoner for å adskille ulike typer leire. Bestemte grupper leirmineraler med svellende egenskaper som ofte opptrer på bruddsoner eller enkeltsprekker i fjell, vil ved spesiell kjemisk behandling reagere og gi typiske fargetoninger. Den andre metoden belyser semikvantitativt forandringer av fysisk karakter der frisvelling og fritt svellevolum beregnes.

Definisjoner

Tre ulike leirmineralgrupper kan skilles ved fargetest:

1. kaolingruppen, som er et Al-silikat + krystallvann 2. montmorillonittgruppen (smektitt), som er et kom-

plekst (Mg, Ca, Fe, Al)-silikat + krystallvann 3. hydromuskovitt (Illitt), som er et (K, Al)-silikat +

(OH)-gruppe

Av disse er i første rekke montmorillonittgruppen inter- essant med hensyn til svellende egenskaper.

Referanser

K. Rokoengen (1973): Svelleegenskaper hos leirsoner i fjell. Dr. ing.-grad ved NTH, Trondheim

Utstyr Til fargetest

- prøvemateriale, mengde ca. 2 g eller mer, som fordeles til 2 parallelle forsøk.

- kontrollert varmeskap - kontrollert termometer - glassert porselensplate - spatel

- reagensrør - reagenser:

saltsyre, styrke 1 N og 3 N malakittgrønt (pro analyse) destillert vann.

Til svelletest

- prøvemateriale, mengde 10 ml tørt pulver - prøvesylinder 10 ml

- målesylinder 50 ml - destillert vann

Fremgangsmåte Innsamling av prøve

Det kan være aktuelt å samle inn prøvematerialer i forbindelse med tunneldrift eller drift av fjellskjæringer umiddelbart etter at bruddsoner blir eksponert etter salvesprengning.

Kommentar: Prøver tatt i felt til fargetest bør være ca.

10 g. Prøver tatt i felt til svelletest bør være minst 1 kg for å sikre nok materiale i den vanligste analyse- fraksjonen (< 20 µm).

Uavhengig av tilgjengelig prøvemengde er det viktig at det materiale som tas ut, er mest mulig homogent hva gjelder kornstørrelse, farge og/eller konsistens forøvrig.

Det er derfor bedre å dele opp prøvemateriale som avviker visuelt enn å samle inn sams prøve. Materialet samles i solid plastpose som lukkes tett og merkes med prøvested og eventuelt nummer.

Uttak av prøve fra kjerneborstreng må behandles på samme måte og merkes med referansepunkt (-lengde) på strengen.

For å få et riktigst mulig resultat av svelletesten, er det spesielt viktig at prøven ikke inneholder partikler større enn 1 mm bestående av bergartsfragmenter eller "frem- mede" mineralkorn. Disse vil bidra til usikre resultater.

Forbehandling for fargetest

Prøvematerialet (2 paralleller) syrevaskes hver for seg (slemmes) med 1N HCl og tørkes langsomt i

(14)

varmeskap til (maksimum) 60 °C. Deretter dynkes prøvene igjen med 3N HCl.

Litt malakittgrønt røres ut i litt destillert vann til mettet løsning. Mengde tilpasses prøveantallet.

Fargetest

Prøvematerialet legges på porselensplate.

2-3 dråper malakittgrønt tilføres og røres inn i prøven og denne settes deretter tilbake i varmeskapet til langsom tørking (maksimum) 60 °C.

Resultater

Registreringer fargetest

Prøvematerialet er tørt etter 1-2 timer og tas ut.

Følgende fargereaksjoner kan forekomme:

1. Rød, varierende fra rødfiolett til rødorange:

Materialet består av montmorillonittgruppens mineraler.

2. Blå:

Materialet består av kaolingruppens mineraler.

3. Grønn, varierende fra gulaktig til blåaktig grønn:

Materialbestemmelsen er enten negativ, eller prøven kan bestå av hydromuskovittgruppens mineraler.

Ved henstand vil fargereaksjonene etterhvert reverseres.

Frisvellingstest, fritt svellevolum

Fri svelling testes på fraksjonen < 20 µm som er av- slemmet. 10 ml tørt, homogent prøvemateriale (Vt) oppmåles i prøvesylinder. Prøven kan forhåndstørkes langsomt til inntil 60 °C. 45 ml destillert vann helles i en 50 ml målesylinder. Materialet tilføres målesylinder- en forsiktig. Vannsøylens stigning avleses umiddelbart som V2. Etter 1-2 dagers henstand er det meste sed- imentert i bunnen av sylinderen og volumet av dette måles som V1.

Beregninger svelletest

Ettersom materialet har fått svelle fritt under sedimentasjonsprosessen, vil det volum materialet inntar, være et uttrykk for fri svelling uttrykt i prosent

av det opprinnelige (Vt):

Figur 14.418-1 Utstyr for frisvellingstest

%

1 100 FS

V V

t

=

×

Fritt svellevolum er et volum av vannet som prøven inntar ved sedimentasjonsprosessen (V1) uttrykt i prosent av volumet av tørt materiale (nedsenket i vann) (V2):

% 100

2 2

1 FSV

V V

V − =

×

Diverse eksperimenter har vist at det er god sammenheng mellom fri svelling og oppnådd svelletrykk.

Sammenhengen kan utrykkes således:

FS > 150 % er meget aktivt FS 120-150 % er middels aktivt FS 80-120 % er lite aktivt FS < 80 % er ikke aktivt

Usikkerhet

Vanlig usikkerhet er forbundet med at prøvematerialet ofte er inhomogent i en eller annen form. Er prøven iblandet grovere materialer, kan det være gunstig å foreta tørrsikting på forhånd der korn større enn 0,5 mm ikke slipper gjennom.

Andre forhold som kan bidra til usikker bestemmelse er at sterk egenfarge på prøven kan vanskeliggjøre fargetesten. Tilstrekkelig materiale til også å benytte svelletest, vil imidlertid langt på veg kunne eliminere dette.

Rapportering

Svelleleireanalyse gjøres vanligvis i forbindelse med en større ingeniørgeologisk sikkerhetsvurdering. Under drift av bergrom vil forekomst av svelleleire ha stor betydning for valg av sikringsmidler. Det er i den forbindelse viktig at mengden såvel som utbredelsen av svelleleire kommer fram i en rapport, eventuelt basert på systematiske undersøkelser med henblikk på dette.

Under drift av bergrom er det ofte viktig å konstatere forekomsten av svelleleire raskt. En påvisning med fargetest er da mest nærliggende og lite tidkrevende.

Prøvetaking fra kjerneborhull vil som oftest gi lite materiale, kanskje kun til fargetest. Forut for en eventuell tunneldrift er det viktig å skaffe tilstrekkelig data på om utbredelsen av svelleleire skyldes forhold av tektonisk art (f.eks. bestemte bruddsoner) og/eller opptrer i bestemte bergartstyper.

Kommentar: Leirmineraler er pga. sin konsistens (kryp-tokrystallin, kolloidal form) svært vanskelige å

(15)

skille eller å identifisere. Det finnes andre, mer avanserte metoder for bestemmelse utviklet på grunnlag av fysiske egenskaper som kjennetegner de enkelte mineraler. Eksempel på dette er:

Differensialtermisk analyse (DTA) går ut på å måle vektforandring under langsom oppvarming. Ved bestemte temperaturer vil prøven kunne avgi en bestemt mengde vann (krystallvann) og vektforandringen beregnes. Metoden er semikvantitativ.

En kvantitativ bestemmelse og en mineralidentifikasjon utføres ved røntgendiffraksjon (XRD-analyse).

Andre metoder:

For å måle et materiales potensielle svelleevne kan svelletrykket måles direkte i laboratoriet. Til forsøket benyttes et ødometer med trinnløs belastningsvariasjon.

Trykket blir målt over en bestemt flate av et konstant prøvevolum over tid (ca. 1 døgn).

(16)

Håndbok R210 Laboratorieundersøkelser

14.419 Mikroskopering med polarisert lys

Omfang Prinsipp

Metoden krever en del forkunnskaper om bruk av utstyr og om mineraler og bergarter. Dessuten er det nødvendig å benytte relevant litteratur om optisk mineralogi og ha kunnskap om preparering av prøve. Metoden benyttes til en bred og mer nøyaktig bestemmelse av mineraler, basert på optiske egenskaper hos disse. Undersøkelsen kan gi opplysninger som er viktige for å kunne si noe om bergarters evne til å motstå deformasjon. Således vil opptreden av ulike mikrostrukturer som bidrar til å svekke deres brukbarhet til vegformål kunne avsløres.

Metoden benyttes også ved mikroskopering av betong og asfalt.

Definisjoner

Nødvendige definisjoner finnes i litteratur som nor-malt må benyttes for undersøkelsen.

Referanser

Deer, W.A; Howie, R.A. and Zussman, J. (1992): An introduction to the rock forming minerals. 2^nd exerpted student edition. Longman, Burnt Mill

Delvigne, J.E. (1998): Atlas of micromorphology of mineral alteration and weathering. Mineralogic associ- ation of Canada, Special publication (3)

Kerr, Paul F. (1977): Optical Mineralogy, McGraw-Hill MacKenzie, W.S. and Guilford, C. (1980): Atlas of rock- forming minerals in thin section. Longman, London NS-EN 932-3 (1996): Prøvingsmetoder for generelle egenskaper for tilslag Del 3: Prosedyre og terminologi for forenklet petrografisk beskrivelse

Phillips, W.R: (1971): Mineral optics. Principles and techniques. Freeman & Company, San Francisco

StJohn, D.A.; Poole, A.B. and Sims, I. (1998): Concrete petrography. 1^st edition, Arnold Publishers, London Tröger, W.E. (1988): Optische Bestimmung der gesteins- bildenden Minerale, Teil 1 Tabellen. 5 neubearbeitete Auflage von Bambauer, H.U.; Taborgzky, F. and Trochim, H.D. E. Schweizerbart'sche Verlagsbuchhand- lung, Stuttgart

Winchell, A.N. and Emmons, R.C. (1964): Microscopic characters of artificial inorganic solid substances, or artificial minerals. 2nd edition, John Wiley & Sons, New York

Winchell, A.N. and Winchell, H. (1951): Elements of optical mineralogy. Part II: descriptions of minerals. 4th edition, John Wiley & Sons, New York

Figur 14.419-1: Et eksempel på polarisasjons- mikroskop med utskiftbar optikk

Utstyr Beskrivelse

Polarisasjonsmikroskop med utskiftbar optikk (se figur 14.419-1), bestående av:

(17)

(1) okular med okulartube (kan også være vertikalt stilt for montering av kamera)

(2) Bertrandlinse

(3) slisse for innsetting av kvartskile/-blad, gipsblad, glimmerblad m.v. (kompensator)

(4) analysatorenhet (øvre Nicol) (5) dreibart objektbord

(6) innstillingshjul for skarpinnstilling

(7) objektiver med ulik styrke, skiftes ved dreiing av skjeftet

(8) kondensorlinseblender (Irisblender) (9) kondensorlinsesystem

(10) polarisator (undre Nicol) (11) lysblenderinnsats (12) lyskilde

Figur 14.419-2: Tynnslipspreparat (1) objektglass

(2) tynnslipsobjekt (3) dekkglass

(4) spesiallim med bestemt lysbrytningsindeks

Preparering av prøve

Preparering av tynnslip utføres hos Region øst. Utenfor Statens vegvesen lages preparater ved universitetenes geologiske institutter, Mineralogisk-geologisk Museum i Oslo, samt ved Norges geologiske undersøkelse i Trond-heim (med flere).

Prosedyren går i korthet ut på:

- En bergartsprøve blir skåret til på steinsag til en dimensjon (lengde ×bredde × tykkelse) ca. 35 mm × 25 mm × 5 mm.

- Det som skal bli undersiden av preparatet, poleres til en plan glatt flate og monteres med lim til objekt- glasset som har litt større dimensjon enn prøven, og en tykkelse på ca. 1,5 mm.

- Prøven skjæres videre ned til 1-2 mm tykkelse ved hjelp av spesialsag.

- Prøvens overside slipes ned og poleres til en tykkelse på ca. 0,03 mm.

- Et dekkglass blir deretter montert med den samme type lim som til prøvens underside. Dimensjonen på dekk-glasset skal være den samme som prøven og har normalt en tykkelse på 0,17 mm. Dekkglass kan utelates.

- Preparatet merkes med prøvenummer/sted m.v. og bør oppbevares i en dertil egnet eske med lokk.

Fremgangsmåte

En detaljert fremgangsmåte og beskrivelse av alle funksjoner ved mikroskopet er beskrevet i Kerr (1977).

Kun et fåtall av disse er det nødvendig å kjenne til eller benytte seg av for å kunne gjenkjenne de viktigste bergartsdannende mineraler.

Innstilling av mikroskopet

Normalt fininnstilles mikroskopet i 4 trinn:

1. Okularets trådkors fokuseres inn og innstilles N-S, Ø-V.

2. Bordet sentreres gjennom objektiv/okular-aksen mot trådkorset ved å dreie bordet og fininnstille senteret ved hjelp av justeringsskruer på objektivet eller i bordet.

3. Krysstest øvre og undre Nicol til svingeretningene danner en vinkel på 90°. Undre Nicol justeres via en hendel under bordet. (Et mineralkorn i preparatet skal bli svart ved 90° dreiing av bordet.)

4. Finn svingeretningen for polarisator (undre Nicol) med øvre Nicol koblet ut. Dette kan gjøres mot mineralet biotitt. Dette mineralet viser sterkest egenfarge (brunt) parallelt spalteplanet for mineralet, som skal være parallelt trådkorsets ene akse.

Kommentar: Ved forsiktig behandling av instrumentet og tilbehøret er det sjelden nødvendig å følge innstillingsprosedyren foran hver undersøkelse. Det kan imidlertid være nødvendig å gjennomføre punkt 2 ved bruk av stor objektivforstørrelse fra tid til annen. Som hovedregel bør man ved dreiing av bord og objektivsokkel bruke begge hender for å hindre usentrering.

Mineralbestemmelse

For en enkel mineralbestemmelse vil det som oftest være tilstrekkelig å operere med en mikroskopforstørrelse mellom ca. 20 og 200 ganger, unntaksvis større ved spesielle funksjoner.

De viktigste egenskaper hos mineraler som vanligvis er enkle å undersøke er:

1. Egenfarge

Sees ved dreiing av bordet uten øvre Nicol innkoblet.

Egenfargen er sterkere eller svakere alt etter mineralets orientering i preparatet og i forhold til den polariserte lysstrålen (lysets svingeretning). Opptrer fargen med samme styrke ved dreiing av bordet, er mineralet orientert parallelt mineralets optiske akse.

Samme mineralkorn vil da normalt opptre svart (utslukket) ved innkobling av øvre Nicol.

2. Spalteriss

Kan være karakteristiske for en del mineraler i en, to eller tre retninger og er innbyrdes parallelle. Disse sees lettest ved innkobling av øvre Nicol.

3. Tvillinger

Enkelte mineraler (især plagioklasfeltspat) danner svært ofte krystalltvillinger, gjerne orientert speilvendt mot

(18)

hverandre. Med øvre Nicol innkoblet vil tvillinger

"slukke ut" ved forskjellig vinkel ved dreiing av bordet. Lamellære tvillinger i feltspat er svært vanlig.

4. Mikrostrukturer

Dette kan være egenskaper ved krystallformen mineralet vanligvis opptrer i, videre egenskaper som skyldes mineralets lysbrytning og/eller hardhet i forhold til omgivende korn i preparatet, eller til limstoffet. Perthittstruktur i feltspat er stripet sammenvoksing av to ulike feltspater.

5. Korngrenser, omdanning, forvitring

Alle omdanningsprosesser starter langs korngrenser, dernest langs spalteriss. Begynnende forvitring vises ved at en "grøtet" eller "grynet" rand bestående av ørsmå nydannede, ulike mineralkorn opptrer. Er hele korn forvitret, sees ofte bare rester av mineralets opprinnelige strukturer. Annen fysisk påvirkning kan føre til at mineraler helt eller delvis omdannes til et nytt mineral. Delvis omdanning gir mineraler som oftest en sonar oppbygging.

6. Lysbrytning og dobbeltbrytning

Disse egenskapene varierer for alle transparente mineraler.

Mineraler som krystalliserer i kubisk form (granat, flusspat m.fl.), samt amorfe (ikke krystalline) som glass, viser derimot ikke dobbeltbrytning. Ertsminer- aler som metallsulfider er normalt ugjennomsiktige (svarte) i mikroskopet og har følgelig ingen lysbrytning eller dobbeltbryting. Lysbrytningen, betegnet n gjennom mineraler varierer med mineralets orientering i slipet i forhold til lysstrålens svingeretning. For hver eneste mineraltype varierer lysbrytningen innenfor sin egen bestemte grense. Forskjellen mellom laveste og høyeste verdi for n beskriver maksimal dobbelt-brytning betegnet D. I mikroskopet vil dobbeltbryt-ningen vise seg under innkobling av øvre Nicol ved at ulike interferensfarger opptrer. Laveste interferens-farge er grått av 1. orden, dvs. meget lav D. Et inter- ferensfargekart (se Tröger, Kerr eller Winchell) vil vise sammenhengen mellom interferensfarger og D ved ulik slipetykkelse. Ved vanlig sliptykkelse på 0,03 mm vil de fleste mineraler vise interferensfarger av 1. eller 2. orden. Mineraler med høy D som kalkspat, dolomitt og glimmere, viser høyere ordens farger i pastell. Fargekartet viser at for disse mineralene vil svært små variasjoner i sliptykkelse føre til at ulike pastellfarger opptrer innenfor hvert mineralkorn. Mineraler med svært lav D varierer lite i farger (f.eks. feltspat), grått til hvitt av 1. orden, selv ved litt ujevn sliptykkelse. Lysbrytningen gjennom mineralet varierer etter den orienteringen det har i tynnslipet. Dette har sammenheng med mineralets optiske egenskaper. Ulike krystallsystemer viser ulike optiske egenskaper.

Lysets svingeretninger vil i visse tilfelle interferere

med krystallene i positiv eller neg-ativ retning, alt etter krystallenes optiske akser.

Krystallsystem:

Kubisk: Ingen opt. akser, isotrop, ingen interferens Tetragonal: 1 optisk akse

Heksagonal: 1 optisk akse Trigonal: 1 optisk akse Rombisk: 2 optiske akser Monoklin: 2 optiske akser Triklin: 2 optiske akser

Dersom krystallen ligger orientert slik i tynnslipet at en eller begge de optiske akser ligger i plan med slipet, vil den høyeste interferensfarge for mineralet opptre. Er optisk akse (1-akset) eller midtpunkt mellom to akser, såkalt bisektrix orientert parallelt mikroskopets akse vil 1-aksete mineraler være utslukket, 2-aksete viser stabile eller laveste interferensfarge for mineralet ved dreiing av bordet. Dette, sammen med bruk av mikroskopets tilbehør som kvartskile (eller innsatt kvartsblad, glimmerblad eller gipsblad), kan medvirke til bestemmelse av bl.a. lysbrytningsindeksene (nmaks) og (nmin), samt den optisk positive og optisk negative svingeretning gjennom mineralet.

Hvorvidt mineralet er optisk positivt eller negativt kan bestemmes ved å innstille største forstørrelse, innsette kondensorlinsen og bertrandlinsen med øvre Nicol innkoblet. For optisk 1-aksete mineraler vil et svart kors opptre i samstilling med okularets trådkors. Ved å skyve inn et av bladene kvarts, glimmer eller gips, alt etter antatt størrelse på D, fremkommer spesielle farge- kombinasjoner. Nær korsets senter vil blå farge opptre i øvre høyre kvadrant og i nedre venstre kvadrant for optisk postitive mineraler. For optisk negative mineraler vil gul farge opptre i samme posisjon.

For optisk 2-aksete mineraler er det først nødvendig å finne retningen for bisektrix (laveste stabile interferensfarge). Aksebildet som opptrer, er ikke lenger et kors, men består av to isogyrer (parabler). Minste avstand mellom to isogyrer viser planet for de to optiske akser og midtpunktet mellom isogyrene posisjonen for bisektrix. I parablenes krummeste del vil fargen for optisk positivt eller negativt mineral være synlig i samme kvadranter som ovenfor. Er avstanden mellom isogyrene stor, vil en isogyr opptre alene, dersom mineralet i slipet er orientert vinkelrett den ene av de optiske akser. Ved dreiing av bordet vil isogyren i en posisjon vise en parabel og derved gi den samme optiske bestemmelse som omtalt ovenfor.

I figur 14.419-3 er de hyppigst forekommende mineraler omtalt. De egenskaper som er nevnt, er de viktigste for bestemmelse og gjenkjennelse og til å skille ulike mineraler fra hverandre. De viktigste bergarter de forekommer i, er også nevnt. Det er dessuten verd å merke seg at visse mineraler sjelden eller aldri opptrer i samme

(19)

bergart. Kvarts og olivin er eksempel på to slike mineraler.

Navn Egenfarge Spalteriss Tvillinger Hardhet, krystallsystem og struktur

Optiske egenskaper og forekomster

Feltspater:

Plagioklas Mikroklin (An)-ortoklas (Sanidin)

Fargeløs - "- - " -

2 retn., 86°

- " - , 90°

Lamellær.

"Gitter".

Søyleaktig (ikke lameller)

Lavt relieff kornet eller stenglig, perthittstruktur H

= 6. Kan være sonare, omvandlet (serisittisert), grynet. Monoklin eller triklin

n-lav, D-lav (interferens 1. orden grå til hvit) opt. -. Plagioklas op-tisk variabel. Magmatiske bergarter, gneis, granitt, gråvakke, arkose, skifer, amfibolitt, i grønnstein ofte omvandlet, pegmatitt

Kvarts Fargeløs Ingen Sjelden Lavt relieff kornet H = 7. Trigonal

n-lav, D-lav, undulerende ved x Nicol vanlig, lys gul 1. orden. Opt. +.

Granitt, kvartsdioritt, gneis, kvartsitt, skifer, pegmatitt. Aldri sammen med olivin

Sjiktsilikater (glimmere):

Muskovitt

Fargeløs til gulhvit

1 retning markert

|| spalteretning forekommer

stenglig, langprismatisk, Relieff variabelt H = 2- 2,5. Monoklin

n-lav til midlere, D-høy, Interferens av høy orden i nyanser. Opt.-. Granitt, syenitt, gneis, skifer, hornfels, pegmatitt

Biotitt Grønnbrun,

gulbrun, grågrønn, brun.

1 retning markert

|| spalteretning forekommer

Stenglig, langprismatisk, Relieff variabelt H = 2,5-3 Monoklin

n-lav til midlere, D-høy, Interferens av høy orden i nyanser. Opt.-. Granitt, syenitt, gneis, am-fibolitt, dioritt, gabbro, grønnstein, glimmerskifer

Kloritt Grønnlig

gul, gulbrun, grågrønn

1 retning markert

Forekommer Stenglig, kornet eller stråleformet H = 2.

Monoklin

n-midlere, D-lav, anomal gråblå vanlig. Opt.variabel ±. Kloritt-skifer, fylitt, glimmerskifer, grønnstein som omv. produkt, kleberstein

Epidot (Klinozoisitt)

Lys gul til fargeløs

1 retning god

Forekommer Kornet, av og til stenglig.

H = 6,5. Monoklin. Høyt relieff

n-midl. til høy, D-lav til midlere, gråblå 1. orden er anomal til gulgrønn 2. orden.D-lav er opt. +, D-høyest er opt.-. Grønnstein, hornfels, amfibolitt, gneis og som sekundært dannet mineral i magmatiske bergarter

Kalkspat (Cc) og dolomitt (Dol.)

Fargeløs 2 retninger ~ 75°

Ofte lamellær Begge: Kornet, av og til romboëdrisk, trigonal. Cc:

H = 3 Dol. H = 3,5-4

n-meget lav til midlere, d-meget høy.

Interfer. av høy orden. Opt.-. (Dol- omitt) - marmor, kalkstein, skifer, pegmatitt, sprekkefylling Granat Lys rosa, lys

gul, fargeløs

Dårlig Ingen Kornet, rundet eller euhedral.

Høyt relieff.

H = 6,5-7,5. Kubisk.

Av og til sonarbygget

n-høy, isotrop. Gneis, amfibolitt, glimmerskifer, serpentinitt, pegmatitt, hornfels og "skarn"

Figur 14.419-3: De hyppigst forekommende mineraler i norske bergarter (fortsettes neste side)

(20)

(Fortsatt fra forrige side)

Navn Egenfarge Spalteriss Tvillinger Hardhet, krystallsystem og struktur

Optiske egenskaper og forekomster

Olivin (-rekken)

Fargeløs til svakt gul

Dårlig i 1 retnning

Forekommer Kornet.

H = 6,5-7 Rombisk Høyt relieff

n-midlere til høy, D-middels til høy, interfer. 2. orden rød - 3. orden gul. D- lavest opt.+, D-høyest opt.-. Olivin- stein, gabbro, basalt, pegmatitt, aldri sammen med kvarts.

Serpentin (-gruppen)

Lys grønn, lys gul til fargeløs

1 retning Ingen Bladig, strålformet, bøyde korn. H = 1-4. Monoklin Lavt relieff

n-lav til middels, D-lav, hvit til orange 1. orden. Omvandlet fra olivin i serpentinitt, grønnstein (omv. gabbro), grønnskifer

Hornblende (varianter)

Lys grønn til brun, blågrønn, gulbrun

2 retninger 55-60°

Lamellære, stengelige

Stenglig, langprisma-tisk, kornet. H = 5-6 Som oftest monoklin. Middels relieff

n-middels, D-middels til lav, gult 1.

orden til grønt 2. orden. som oftest opt.-. Gneis, granitt, dioritt, syenitt, gabbro, amfibolitt, grønnstein glimmerskifer, hornfels m.m.

Pyroksen (-varianter)

Fargeløs til grønnlig, brunlig med nyanser i blått, gult og grått

2 retninger

~ 90°

Tavleformet, lamellære eller søyleform.

forekommer.

Kornet eller kortprismatisk.

H = 5,5-6. Rombisk eller monoklin. Høyt relieff

n-middels til høy, D-middels lav til høy, gult 1. orden til grønt 3. orden.

Som regel opt. +. Gabbro, basalt, dioritt, hornfels, høymet. gneis

Figur 14.419-3: De hyppigst forekommende mineraler i norske bergarter

Resultater Registreringer

1. Det kan i en del tilfeller være behov for å undersøke bergarters prosentvise innhold av mineraler. En modal-analyse gir uttrykk for det volummessige mineralinnhold basert på telling av enkeltmineraler i f.eks. tynnslip. Til dette trengs et eget telleapparat som festes til mikroskopets bord, der spesielle stillskruer beveger slipet i to retninger. Ved dreining av skruene til det merkes et knepp, har slipet beveget seg en bestemt lengde enten i Ø-V eller i N-S retning. Ved å notere det mineral som etter hver bevegelse befinner seg i senter av okularets trådkors, kan hele slipet undersøkes (f.eks. ca. 200 punkter) og det prosentvise innhold av mineraler bestemmes.

2. Variasjoner i kornstørrelse opptrer svært ofte i bergarter. Dette kan skyldes differensiert lagdeling, om- danningsprosess og/eller krystallisasjonsrekkefølge i et magma.

3. Variasjoner i kornstørrelse er mest utbredt i skifrige og omdannede bergarter som glimmerskifer, kon- glomerater, breksjer og ulike gneiser. Magmatisk

dannede bergarter er som oftest langt mer massive i denne sammenheng, men kan variere mot grenser til andre bergarter. Det kan følgelig være nødven-dig å undersøke variasjoner i inhomogene og skif-rige bergarter mer grundig med flere preparater enn massive og homogene typer.

4. Omdanning som skyldes forvitringsprosesser, kan være vanlig der mineralinnholdet er lite stabilt. Visse typer mineraler som eksempelvis feltspat, pyroksen og granat kan være helt eller delvis omdannet til eksempelvis epidot, amfibol, kloritt, o.a. til en finkornet "grynet" masse. Denne vil normalt være vanskelig å identifisere.

Forvitring av jernholdige ertsmineraler føre ofte til farging langs korn- og bruddgrenser i røde, brune eller gule farger (rust) som skyldes jernhydroksider.

5. De fleste preparater vil inneholde mineraler som av ulike årsaker ikke lar seg identifisere. Spesielle kunnskaper vil ofte være nødvendig for en eventuell gjenkjennelse av mer sjeldne mineraler.

Ulike antall mineraler vil nesten alltid opptre i små mengder under betegnelsen aksessorier. Blant

(21)

de mest vanlige er apatitt, titanitt, zirkon, spinell og zoisitt.

Rapportering

Behovet for egen rapport må vurderes individuelt etter undersøkelsens karakter og omfang. Dersom mikro- skoperingen bare har til hensikt å gi svar på en enkel bergartsbestemmelse, er egen rapport unødvendig, eller den inngår som en del i et rapportskjema vedrørende spesifikke mekaniske egenskaper.

Omfatter undersøkelsen en rekke preparater der formålet er å beskrive flere bergartstyper eller variasjoner i disse i en større sammenheng, vil beskrivelsene inngå som en del av en større rapport.

Alle registreringer av betydning skal listes opp, gjerne skjematisk framstilt og sammenfattes i en konkluderende form med eventuelle andre registreringer i felt eller laboratorium.

(22)

14.42 Densitet og vanninnhold

14.421 Densitet for materiale finere enn 4,0 mm 14.422 Densitet for materiale grovere enn 4,0 mm

14.423 Densitet og absorbert vann for tilslag mindre enn 8,0 mm 14.424 Densitet og absorbert vann for tilslag større enn 4,0 mm 14.425 Densitet våt prøve

14.426 Vanninnhold

14.427 Densitet for fillermateriale

14.4281 Bestemmelse av løst lagret densitet og hulrom 14.4282 Hulrom i tørr komprimert filler

Historikk Prosess Revidert Erstatter versjon

14.4281 Des 06 Januar 05

(23)

Håndbok R210 Laboratorieundersøkelser

14.4 Løsmasser, fjell og steinmaterialer 14.42 Densitet og vanninnhold

14.421 Densitet for materiale finere enn 4,0 mm

Versjon januar 2005

erstatter versjon 14.411 av juli 1997

Omfang Prinsipp

Dette er en metode for bestemmelse av densitet (ρ_s) for finkornede jordarter som leire, sand, ekstrahert tilslag fra asfalt og liknende materialer. Densiteten beregnes på grunnlag av prøvens masse bestemt ved veiing i luft, og samlet netto volum av prøvens enkelte partikler bestemt ved hjelp av pyknometer. Densitet (ρ_s) bestemt ved denne metode brukes bl.a. i forbindelse med slemmeanalyser (geotekniske analyser) og asfaltresepter.

Når prøven inneholder materiale både mindre og større enn 4,0 mm, deles prøven med 4 mm-sikten, og densitet (ρ_s) bestemmes i henhold til forskriftene. Den gjennom- snittlige densitet (ρ_s) for prøven beregnes ut fra masseandelene av materiale mindre og større enn 4,0 mm, se Beregninger.

Densitet for materialer som har kornstørrelse større enn 4,0 mm undersøkes i henhold til kap. 14.422. Fillermat- erialer til asfalttilslag undersøkes i henhold til kap.14.427. Densitet og absorbert vann for betongtilslag mindre enn 8,0 mm sand og fingrus undersøkes i henhold til kap. 14. 423.

Definisjoner

Densitet (ρ_s) er den masse et bestemt volum av et materiale har i luft ved en bestemt temperatur - i forhold til den masse det samme volumet av materialet har i destillert vann med samme temperatur.

Kommentar: Densitet som er definert og bestemt i henhold til denne beskrivelsen, kalles også relativ densitet, spesifikk densitet eller korndensitet (engelsk:

particle density).

Referanser

NS 8010 (1982): Geoteknisk prøving. Laboratorie- metoder Jords oppbygning. Begreper, terminologi og symboler.

NS 8012 (1982): Geoteknisk prøving. Laboratorie- metoder. Korndensitet.

NS-EN 1097-6 (2000): Prøvingsmetoder for mekaniske og fysiske egenskaper for tilslag Del 6: Bestemmelse av korndensitet og vannabsorpsjon

NS-EN 1097-7 (1999): Prøvingsmetoder for mekaniske og fysiske egenskaper for tilslag Del 7: Bestemmelse av korndensitet for fyllstoff

Utstyr Beskrivelse

- kalibrert pyknometer, 500 ml med stigerør (stort nok til prøving av representativ prøve)

- kontrollert termometer, nøyaktighet 0,1 °C - tørkeskål

- morter

- eksikator med silikagel

- kalibrert vekt, nøyaktighet 0,01 g

- vakuumpumpe, vakuumeksikator eller kokeplate (gassflamme e.l.)

- kontrollert vannbad med konstant temperatur (25 ± 0,1) °C. Det skal være en rist for pyknometerne ca. 5 cm over bunnen, så vannet kan sirkulere fritt under dem.

- kontrollert varmeskap som kan holde temperaturen (110 ± 5) °C

- destillert vann

Vedlikehold

Kalibrering av pyknometeret:

Kalibreringen utføres i prinsippet som angitt i kap.

14.5922. Da densiteten skal undersøkes ved temperatur (25 ± 0,1) °C, må kalibreringen foregå ved samme temperatur (25 ± 0,1) °C som angitt i kap. 14.5921 og 14.

5922.

Fremgangsmåte Antall delprøver

Prøvingen medfører en rekke veiinger, og det kan oppstå feil. Det bør derfor utføres minst to bestemmelser av densitet for hvert prøvemateriale.

(24)

Behandling av prøven

Prøven som skal benyttes til densitetsbestemmelse, kan være fuktig eller tørr. Leire og silt bør fortrinnsvis være naturfuktig.

Prøvens volum bør være minst 15 % av pyknometerets volum.

Alternativ 1 - Fuktig prøve: Når prøven er fuktig, bestemmes tørrmassen etter at undersøkelsen er utført.

Alt materiale i pyknometeret overføres da til en skål og tørkes til konstant masse ved (110 ± 5) °C.

Alternativ 2 - Tørr prøve: Etter at prøven er tørket til konstant masse ved (110 ± 5) °C avkjøles den til romtemperatur og brytes ned i morter. Prøven overføres til pyknometeret, og massen av pyknometeret + prøven bestemmes. Prøven blandes med destillert vann til pyknometeret er 2/3 fullt, før pyknometeret og suspensjonen settes til svelling i minst 12 timer.

Utførelse av densitetsbestemmelsen

Etter at prøven har stått til svelling, skal luften i prøven fjernes enten ved evakuering eller koking.

Evakuering: Pyknometeret plasseres i en vakuum- eksikator og utsettes for undertrykk ved hjelp av en vannstrålepumpe eller en vakuumpumpe med gradvis reduksjon av trykket ned til ca. 30 millibar (25 mm Hg) i minst 5 min. For fjerning av innesluttet luft gjentas trykkreduksjonen til det ikke kommer flere luftbobler..

Kommentar: Noen jordarter kan inneholde mye luft, og de har da lett for å "støtkoke" under evakueringen.

Under-trykket bør derfor påføres gradvis.

Koking: Pyknometeret varmes opp og kokes i 10 min.

under forsiktig omrysting. Det avkjøles deretter til værelsestemperatur.

Fylling av pyknometer: Pyknometeret fylles forsiktig opp med destillert vann, stigerøret settes i, og pyknometeret plasseres i en time i et vannbad med temperatur (25 ± 0,1) °C. Deretter justeres vannsøylen ned til merket på stigerøret, og la det så i 10 min. Sjekk vannsøylen igjen. Står den konstant ved merket, er analysen ferdig. Pykno-meteret med stigerøret tas ut av vannbadet, tørkes på utsid-en og veies med innhold.

Resultater Beregninger

Eksempel på beregning av densitet (ρ_s):

(1) Masse prøve + pyknometer = 100,43 g

Masse pyknometer = 44,13 g

(2) Masse prøve = 56,30 g

Masse prøve + pyknometer + vann = 186,12 g Masse prøve + pyknometer (1) = 100,43 g (3) Masse vann = 85,69 g (4) Volum vann = 85,69 : 0,9970 = 85,94 cm³ Volum pyknometer (best. tidligere) = 106,79 cm³

Volum vann (4) = 85,94 cm³

(5) Volum prøve = 20,84 cm³

Densitet (ρ_s)= masse prøve (2) / volum prøve (5)

= 56,30 g / 20,84 cm³

= 2,702 g/cm³, dvs. 2,70 g/cm³ = 2,70 Mg/cm³ Kommentar: Vannets densitet ved 25 °C er 0,9970, så densiteten er beregnet ut fra dette tallet og ikke fra verdien 1,000.

Beregning av kombinert densitet for fine og grove materialer

Dersom et materiale består av partikler både større enn 4 mm og mindre enn 4 mm, kan densitet (ρ_s)for det samlede materialet beregnes med følgende formel:

2 2 1 1

100 100

1

s s

s P P

ρ ρ

ρ

×

× +

=

hvor:

P1 = totalprøvens prosentandel materiale < 4 mm ρs1 = densitet av materiale < 4 mm

P2 = totalprøvens prosentandel materiale > 4 mm ρs2 = densitet av materiale > 4 mm

Eksempel:

Et materiale består av 30 % < 4 mm (densitet 2,69) og 70 % > 4 mm (densitet 2,64). Densitet for det samlede materialet er da:

64 , 2 100

70 69 , 2 100

30 1 + ×

× s=

ρ = 2,65 g/cm³

Usikkerhet

Den største kilden til feil ved bestemmelse av densitet med pyknometer, er luftblærer i vannet og suspensjonen ved veiing.

En feil av systematisk art kan ved leirholdige materialer, forårsakes av materialets hygroskopiske egenskaper. Den tørkede prøven tar opp vann fra atmosfæren under nedkjøling, slik at masse og volum øker. Feilen som kan bli noen prosent, elimineres nesten helt når prøven nedkjøles i eksikator før veiing ved romtemperatur.

(25)

Rapportering

Prøvingsrapporten skal inneholde følgende opplysninger:

- prøvingsmetode (denne beskrivelsens nr. og tittel)

- identifikasjon av prøve og aktuelt utstyr - registrerte veiedata

- beregnet densitet angitt med to desimaler - dato og signatur

Densitet (ρ_s) kan angis i Mg/m³ (tonn/m³) eller g/cm³.

(26)

Håndbok R210 Laboratorieundersøkelser

14.4 Løsmasser, fjell og steinmaterialer 14.42 Densitet og vanninnhold

14.422 Densitet for materiale grovere enn 4,0 mm

Versjon januar 2005

erstatter prosess 14.412 av juli 1997

Omfang Prinsipp

Dette er en metode for bestemmelse av densitet (ρ_s) for grovt materiale som grus og pukk. Densiteten beregnes på grunnlag av prøvens masse bestemt ved veiing i luft, og samlet netto volum av prøvens enkelte partikler bestemt ved neddykking i vann (i glassylinder e.l.). Densitet (ρ_s) bestemt ved denne metode benyttes blant annet for materialer som skal undersøkes med hensyn til mekaniske egenskaper.

Når prøven består av materiale både finere og grovere enn 4,0 mm, deles den på 4,0 mm-sikten, og densiteten bestemmes i henhold til forskriftene. Den gjennom- snittlige densitet for prøven beregnes ut fra masseandelene av materiale finere og grovere enn 4,0 mm, se Beregninger.

Densitet for prøver med kornstørrelse finere enn 4,0 mm undersøkes i henhold til kap. 14.421. Densitet og mengde absorberbart vann for betongtilslag grovere enn 4,0 mm undersøkes i henhold til kap. 14.424. Sand og fingrus til betongtilslag undersøkes i henhold til kap. 14.423.

Definisjoner

Densitet (ρ_s) er den masse et bestemt volum av et materiale har i luft ved en bestemt temperatur - i forhold til massen i destillert vann med samme temperatur.

Kommentar: Densitet som er definert og bestemt i henhold til denne beskrivelsen kalles også relativ densitet, spesifikk densitet eller korndensitet (engelsk:

particle density).

Referanser

NS 8010 (1982): Geoteknisk prøving. Laboratorie- metoder. Jords oppbygning. Begreper, terminologi og symboler

NS 8011 (1982): Geoteknisk prøving. Laboratorie- metoder. Densitet.

NS 8012 (1982): Geoteknisk prøving. Laboratorie- metoder. Korndensitet

NS-EN 1097-6 (2000): Prøvingsmetoder for mekaniske og fysiske egenskaper for tilslag Bestemmelse av korn- densitet og vannabsorpsjon

Utstyr

Beskrivelse

- glassylinder med planslipt kant, diameter ca. 80 mm, høyde ca. 150 mm (¾ liters Norgesglass kan brukes) - glassplate (100 × 100 × 3) mm

- kalibrert vekt, nøyaktighet 0,5 g - glasstav

- morter

- eksikator med silikagel

- kontrollert termometer, nøyaktighet 0,1 °C - tørkeskål

- kontrollert vannbad med konstant temperatur (25 ± 0,1) °C. Vannbadet skal ha en rist for glassylinderne ca. 5 cm over bunnen, så vannet kan sirkulere fritt under dem.

- kontrollert varmeskap som kan holde temperaturen (110 ± 5) °C

- destillert vann

Vedlikehold

Måling av glassylinderens volum:

Sylinderen og glassplaten vaskes, tørkes og veies samlet. Massen noteres. Sylinderen fylles med destillert vann og plasseres i vannbad som har temperatur (25 ± 0,1) °C. Nivået i vannbadet må være ca. 1 cm under kanten av sylinderen. Etter en time skyves glassplaten over åpnin-gen. Er det for lite vann i sylinderen, etterfyll med destillert vann med temperatur (25 ± 0,1) °C.

Sylinderen tas ut av vannbadet, tørkes omhyggelig av på utsiden og veies med glassplaten på plass. Volumet bestemmes som differansen mellom masse av sylinder fylt med vann og masse av tom sylinder.

(27)

Fremgangsmåte

- Ca. 500 g renvasket og ovnstørket prøve tørket ved (110

± 5) °C overføres til sylinderen.

- Masse av sylinder + prøve noteres.

- Det tilsettes så mye destillert vann at det står over prøven.

- For å fjerne luftblærene på materialet, røres det forsiktig med glasstaven. Sylinderen fylles med destillert vann og plasseres i vannbadet hvor den skal stå 1 time.

- Vannmengden i sylinderen justeres, og glassplaten skyves over åpningen.

- Etter en time skal sylinder og glassplate avtørkes, og alt veies.

Resultater Beregninger

Utregning av densitet (ρ_s) utføres som beskrevet for densitet av materiale mindre enn 4,0 mm, se kap.

14.421.

Beregning av kombinert densitet for fine og grove materialer

Dersom et materiale består av partikler både større enn 4 mm og mindre enn 4 mm kan densitet (ρ_s) for det samlede materialet beregnes med følgende formel:

2 2 1

1

100 100

1

s s

s P P

ρ ρ

ρ

×

× +

=

hvor:

P1 = totalprøvens prosentandel materiale < 4 mm

ρ_s1 = densitet av materiale < 4 mm

P2 = totalprøvens prosentandel materiale > 4 mm ρ_s2 = densitet av materiale > 4 mm

Eksempel på beregning av kombinert densitet er gitt i kap. 14.421.

Rapportering

Prøvingsrapporten skal inneholde følgende opplys-ninger:

- prøvingsmetode (denne beskrivelsens nr. og tittel) - identifikasjon av prøve og aktuelt utstyr

- registrerte veiedata

- beregnet densitet (

ρ

s) angitt med to desimaler - dato og signatur

Densitet (ρ_s) kan angis i Mg/m³ (tonn/m³) eller g/cm³.